UART串口通信编程自学笔记30000字，嵌入式编程，STM32，C语言

UART 编程详解

一、UART 基础概念

对于刚入门电子行业的工程师来说，UART 编程是一个绕不开的重要知识点。那么，UART 到底是什么呢？UART 全称通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），是一种通用的数据通信协议。它的独特之处在于无需时钟信号，仅通过发送线（TX）和接收线（RX）就能实现设备间的数据传输。在通信时，数据会以帧的形式发送，每帧数据包含起始位、数据位、校验位和停止位，这些部分共同保障了数据传输的准确性。

UART 协议是一种异步串行通信协议，它在数据传输过程中，发送方和接收方不需要共享同一个时钟信号，而是通过约定好的波特率来保证数据的正确传输。这一特点使得 UART 在电子设备通信中得到了广泛的应用，因为它可以简化硬件连接，降低系统成本。

（一）UART 的发展历程

UART 的发展可以追溯到早期的计算机通信时代。在计算机发展的初期，设备之间的数据传输需要一种简单、可靠的方式，UART 应运而生。随着电子技术的不断发展，UART 的性能也在不断提升，从最初的低波特率、简单功能，逐渐发展到支持更高的波特率、更复杂的校验方式等，以满足不同场景下的数据传输需求。

在早期的计算机系统中，UART 主要用于连接调制解调器（Modem），实现计算机与外部网络的通信。随着嵌入式系统的兴起，UART 又成为了单片机与其他外设通信的重要手段，如单片机与传感器、显示屏、上位机等设备的通信都大量采用了 UART 协议。

（二）UART 的特点

异步通信：无需时钟信号，发送方和接收方通过约定的波特率进行数据同步。
串行传输：数据以 bit 为单位，按照顺序依次传输，相比并行传输，减少了信号线的数量，降低了硬件成本和布线难度。
帧结构固定：每帧数据包含起始位、数据位、校验位和停止位，结构固定，便于硬件和软件的实现。
灵活性高：可以通过设置不同的参数，如波特率、数据位、校验位和停止位等，适应不同的通信需求。

二、UART 工作原理

UART 的工作原理主要基于数据帧的传输和接收。当发送数据时，UART 控制器会将并行数据转换为串行数据，并按照一定的帧格式添加起始位、校验位和停止位，然后通过发送线（TX）逐位发送出去。接收方的 UART 控制器则通过接收线（RX）逐位接收串行数据，去除起始位、校验位和停止位后，将串行数据转换为并行数据，供接收设备处理。

（一）数据帧格式

数据帧是 UART 通信中数据传输的基本单位，其格式如下：

起始位：通常为 1 位，用于表示数据传输的开始。起始位的电平为低电平，与空闲状态的高电平形成鲜明对比，便于接收方检测到数据的开始。
数据位：可以是 5、6、7 或 8 位，用于传输实际的有效数据。在大多数情况下，采用 8 位数据位，因为它可以表示 0-255 的数值范围，满足大多数数据传输的需求。
校验位：可选位，用于检验数据传输的正确性。常见的校验方式有奇校验、偶校验和无校验。奇校验要求数据位和校验位中 1 的个数为奇数；偶校验要求数据位和校验位中 1 的个数为偶数；无校验则不进行校验，适用于对数据传输准确性要求不高的场景。
停止位：通常为 1、1.5 或 2 位，用于表示数据传输的结束。停止位的电平为高电平，接收方检测到停止位后，就知道一帧数据已经传输完毕。

（二）波特率

波特率是 UART 通信中的一个重要参数，它表示单位时间内传输的二进制位数，单位为波特（Baud）。例如，波特率为 9600 表示每秒可以传输 9600 个二进制位。

在 UART 通信中，发送方和接收方必须设置相同的波特率，否则会导致数据传输错误。因为接收方是根据波特率来确定每个位的持续时间的，如果波特率不匹配，接收方就无法正确识别数据位。

常见的波特率值有 300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400、57600、115200 等。在实际应用中，应根据通信距离、数据传输速率要求等因素选择合适的波特率。一般来说，通信距离越远，应选择较低的波特率，以减少信号衰减和干扰对数据传输的影响；数据传输速率要求越高，则应选择较高的波特率。

（三）数据传输过程

发送过程：

发送设备的 CPU 将需要发送的数据写入 UART 的发送缓冲区，UART 控制器从发送缓冲区中读取数据，并将其转换为串行数据。然后，按照设定的帧格式，在数据的前面添加起始位，后面添加校验位（如果有）和停止位，形成一帧完整的数据。最后，UART 控制器通过发送线（TX）将这帧数据逐位发送出去。
接收过程：

接收设备的 UART 控制器通过接收线（RX）不断监测线路上的电平变化。当检测到起始位（低电平）时，便开始接收数据。接收方根据设定的波特率，确定每个位的采样时间，逐位接收数据位，并将其暂存起来。当接收到停止位（高电平）时，表明一帧数据接收完毕。UART 控制器会对接收的数据进行校验（如果设置了校验位），如果校验通过，则将接收的数据转换为并行数据，存入接收缓冲区，同时发出中断信号通知 CPU 读取数据；如果校验失败，则会产生错误标志，提示数据传输出错。

三、UART 硬件结构

UART 的硬件结构主要包括 UART 控制器、收发器、引脚等部分，下面将详细介绍各部分的功能和作用。

（一）UART 控制器

UART 控制器是 UART 硬件的核心部分，它负责数据的收发控制、帧格式的生成和解析、波特率的产生等功能。UART 控制器通常集成在微处理器（MCU）、微控制器（MPU）或专用的通信芯片中。

UART 控制器内部包含发送缓冲区、接收缓冲区、波特率发生器、控制寄存器、状态寄存器等模块。发送缓冲区用于暂存 CPU 需要发送的数据；接收缓冲区用于暂存接收到的数据；波特率发生器用于产生与设定波特率对应的时钟信号，为数据的收发提供时间基准；控制寄存器用于设置 UART 的工作参数，如波特率、数据位、校验位、停止位等；状态寄存器用于反映 UART 的工作状态，如发送缓冲区空、接收缓冲区满、数据传输错误等。

（二）收发器

收发器主要负责将 UART 控制器输出的 TTL 电平信号转换为符合 RS - 232、RS - 485 等标准的信号，或者将外部输入的符合相关标准的信号转换为 TTL 电平信号，以便 UART 控制器进行处理。

RS - 232 收发器：RS - 232 是一种常用的串行通信标准，它规定了信号的电气特性、引脚定义等。RS - 232 信号的电平范围较大，通常为 - 15V 到 + 15V，其中逻辑 1 为 - 3V 到 - 15V，逻辑 0 为 + 3V 到 + 15V。RS - 232 收发器可以实现 TTL 电平（0V 和 + 5V）与 RS - 232 电平之间的转换，使得 UART 设备可以与符合 RS - 232 标准的设备进行通信，如计算机的串口、调制解调器等。
RS - 485 收发器：RS - 485 是一种差分串行通信标准，它具有抗干扰能力强、传输距离远等优点，适用于工业控制、楼宇自动化等领域。RS - 485 采用差分信号传输，即通过两根信号线（A 和 B）之间的电压差来表示逻辑状态，当 A 线电压比 B 线电压高 200mV 以上时，表示逻辑 1；当 B 线电压比 A 线电压高 200mV 以上时，表示逻辑 0。RS - 485 收发器可以将 UART 控制器输出的 TTL 电平转换为 RS - 485 差分信号，也可以将外部输入的 RS - 485 差分信号转换为 TTL 电平。

（三）引脚定义

UART 通信通常需要以下几个关键引脚：

TX（Transmit）：发送引脚，用于输出串行数据。
RX（Receive）：接收引脚，用于输入串行数据。
GND（Ground）：接地引脚，为整个电路提供参考地电位，保证信号的稳定传输。

在实际应用中，不同的设备可能会有额外的引脚，如 RTS（Request To Send）、CTS（Clear To Send）等，这些引脚用于实现硬件流控制，防止数据溢出。当发送方的发送缓冲区即将满时，会通过 RTS 引脚通知接收方暂停发送数据；当接收方的接收缓冲区有足够空间时，会通过 CTS 引脚通知发送方继续发送数据。

（四）UART 硬件结构示意图

graph TD A[CPU] --> B[UART控制器] B --> C[发送缓冲区] B --> D[接收缓冲区] B --> E[波特率发生器] B --> F[控制寄存器] B --> G[状态寄存器] C --> H[收发器] D --> H H --> I[TX引脚] H --> J[RX引脚] H --> K[GND引脚] F --> L[设置波特率、数据位等参数] G --> M[反映工作状态]

上图展示了 UART 的硬件结构示意图，CPU 与 UART 控制器相连，UART 控制器内部包含多个功能模块，收发器连接 UART 控制器和外部引脚，实现信号的转换和传输。

四、UART 编程步骤

UART 编程主要包括初始化 UART、数据发送和数据接收三个主要步骤，下面将详细介绍每个步骤的具体实现方法。

（一）初始化 UART

初始化 UART 是 UART 编程的第一步，其目的是设置 UART 的工作参数，如波特率、数据位、校验位、停止位等，以确保 UART 能够按照预期的方式进行通信。

选择 UART 端口：如果微处理器或微控制器有多个 UART 端口，需要首先选择要使用的 UART 端口。
使能 UART 时钟：UART 控制器需要时钟信号才能工作，因此需要使能相应的时钟源。不同的芯片可能有不同的时钟使能方式，一般可以通过配置相应的寄存器来实现。
设置波特率：根据通信需求，计算出波特率对应的分频值，并将其写入波特率寄存器。波特率的计算公式如下：

波特率 = 时钟频率 /（分频值 × 16）

其中，时钟频率是 UART 控制器的工作时钟频率，分频值是一个整数，用于对时钟频率进行分频，以得到所需的波特率。

例如，假设 UART 控制器的工作时钟频率为 16MHz，要设置波特率为 9600，则分频值可以通过以下计算得到：

分频值 = 时钟频率 /（波特率 × 16）= 16000000 /（9600 × 16）≈ 104.17

由于分频值必须为整数，因此可以取 104，此时实际波特率为 16000000 /（104 × 16）≈ 9615，与目标波特率 9600 非常接近，误差在可接受范围内。

设置数据位：通过配置控制寄存器，选择数据位的位数，如 5、6、7 或 8 位。
设置校验位：根据需要，选择校验方式，如奇校验、偶校验或无校验。
设置停止位：选择停止位的位数，如 1、1.5 或 2 位。

以下是一个基于 STM32 单片机的 UART 初始化代码示例（使用 HAL 库）：

复制代码

\#include "stm32f1xx\_hal.h"

UART\_HandleTypeDef huart2;

void MX\_USART2\_UART\_Init(void)

{

 huart2.Instance = USART2;

 huart2.Init.BaudRate = 9600;

 huart2.Init.WordLength = UART\_WORDLENGTH\_8B;

 huart2.Init.StopBits = UART\_STOPBITS\_1;

 huart2.Init.Parity = UART\_PARITY\_NONE;

 huart2.Init.Mode = UART\_MODE\_TX\_RX;

 huart2.Init.HwFlowCtl = UART\_HWCONTROL\_NONE;

 huart2.Init.OverSampling = UART\_OVERSAMPLING\_16;

 if (HAL\_UART\_Init(\&huart2) != HAL\_OK)

 {

   Error\_Handler();

 }

}

void HAL\_UART\_MspInit(UART\_HandleTypeDef\* uartHandle)

{

 GPIO\_InitTypeDef GPIO\_InitStruct = {0};

 if(uartHandle->Instance==USART2)

 {

   \_\_HAL\_RCC\_USART2\_CLK\_ENABLE();

   \_\_HAL\_RCC\_GPIOA\_CLK\_ENABLE();



   GPIO\_InitStruct.Pin = GPIO\_PIN\_2;

   GPIO\_InitStruct.Mode = GPIO\_MODE\_AF\_PP;

   GPIO\_InitStruct.Speed = GPIO\_SPEED\_FREQ\_HIGH;

   HAL\_GPIO\_Init(GPIOA, \&GPIO\_InitStruct);

   GPIO\_InitStruct.Pin = GPIO\_PIN\_3;

   GPIO\_InitStruct.Mode = GPIO\_MODE\_INPUT;

   GPIO\_InitStruct.Pull = GPIO\_NOPULL;

   HAL\_GPIO\_Init(GPIOA, \&GPIO\_InitStruct);

 }

}

在上述代码中，首先定义了一个 UART_HandleTypeDef 类型的结构体 huart2，用于存储 UART2 的配置信息。然后，在 MX_USART2_UART_Init 函数中，设置了 UART2 的波特率为 9600、数据位为 8 位、停止位为 1 位、无校验、收发模式、无硬件流控制和 16 倍过采样。最后，通过 HAL_UART_Init 函数初始化 UART2。HAL_UART_MspInit 函数用于初始化 UART2 的相关 GPIO 引脚，将 PA2 配置为复用推挽输出（TX），PA3 配置为输入（RX）。

（二）数据发送

数据发送是 UART 编程的重要环节，其目的是将数据通过 UART 发送出去。UART 数据发送可以采用查询方式、中断方式或 DMA 方式。

查询方式：查询方式是一种简单的发送方式，通过不断查询发送缓冲区的状态来判断是否可以发送数据。当发送缓冲区为空时，将数据写入发送缓冲区，然后等待数据发送完成。

以下是一个使用查询方式发送数据的代码示例：

复制代码

void UART\_SendData(UART\_HandleTypeDef \*huart, uint8\_t \*pData, uint16\_t Size)

{

 for (uint16\_t i = 0; i < Size; i++)

 {

   while (!(huart->Instance->SR & USART\_SR\_TXE)); // 等待发送缓冲区为空

   huart->Instance->DR = pData\[i]; // 将数据写入发送数据寄存器

 }

 while (!(huart->Instance->SR & USART\_SR\_TC)); // 等待发送完成

}

在上述代码中，通过循环将数据逐个写入发送数据寄存器（DR），在写入每个数据之前，先查询发送缓冲区为空（TXE）标志位，确保可以写入数据。全部数据发送完成后，等待发送完成（TC）标志位，以确保数据已经全部发送出去。

中断方式：中断方式是一种高效的发送方式，当发送缓冲区为空时，UART 控制器会产生一个发送中断，CPU 响应中断后，将数据写入发送缓冲区。这种方式可以避免 CPU 的空等，提高 CPU 的利用率。

以下是一个使用中断方式发送数据的代码示例（基于 STM32 HAL 库）：

复制代码

uint8\_t tx\_buffer\[] = "Hello, UART!";

uint16\_t tx\_len = sizeof(tx\_buffer) - 1;

void UART\_SendData\_IT(UART\_HandleTypeDef \*huart, uint8\_t \*pData, uint16\_t Size)

{

 HAL\_UART\_Transmit\_IT(huart, pData, Size);

}

void HAL\_UART\_TxCpltCallback(UART\_HandleTypeDef \*huart)

{

 // 发送完成回调函数，可以在这里进行后续处理

}

在上述代码中，通过 HAL_UART_Transmit_IT 函数启动中断方式发送数据，当数据发送完成后，会调用 HAL_UART_TxCpltCallback 回调函数。

DMA 方式：DMA（直接存储器访问）方式可以实现数据在存储器和 UART 之间的直接传输，而不需要 CPU 的干预，进一步提高了数据传输的效率，适用于大量数据的发送。

以下是一个使用 DMA 方式发送数据的代码示例（基于 STM32 HAL 库）：

复制代码

uint8\_t tx\_buffer\[] = "Hello, UART DMA!";

uint16\_t tx\_len = sizeof(tx\_buffer) - 1;

void UART\_SendData\_DMA(UART\_HandleTypeDef \*huart, uint8\_t \*pData, uint16\_t Size)

{

 HAL\_UART\_Transmit\_DMA(huart, pData, Size);

}

void HAL\_UART\_TxCpltCallback(UART\_HandleTypeDef \*huart)

{

 // 发送完成回调函数，可以在这里进行后续处理

 HAL\_DMA\_Abort(huart->hdmatx); // 关闭DMA通道

}

在上述代码中，通过 HAL_UART_Transmit_DMA 函数启动 DMA 方式发送数据，当数据发送完成后，会调用 HAL_UART_TxCpltCallback 回调函数，在回调函数中可以关闭 DMA 通道。

（三）数据接收

数据接收与数据发送类似，也可以采用查询方式、中断方式或 DMA 方式。

查询方式：查询方式通过不断查询接收缓冲区的状态来判断是否有数据接收。当接收缓冲区有数据时，读取接收缓冲区的数据。

以下是一个使用查询方式接收数据的代码示例：

复制代码

void UART\_ReceiveData(UART\_HandleTypeDef \*huart, uint8\_t \*pData, uint16\_t Size)

{

 for (uint16\_t i = 0; i < Size; i++)

 {

   while (!(huart->Instance->SR & USART\_SR\_RXNE)); // 等待接收缓冲区有数据

   pData\[i] = huart->Instance->DR; // 读取接收数据寄存器

 }

}

在上述代码中，通过循环读取接收数据寄存器（DR）中的数据，在读取每个数据之前，先查询接收缓冲区非空（RXNE）标志位，确保有数据可以读取。

中断方式：当接收缓冲区有数据时，UART 控制器会产生一个接收中断，CPU 响应中断后，读取接收缓冲区的数据。

以下是一个使用中断方式接收数据的代码示例（基于 STM32 HAL 库）：

复制代码

uint8\_t rx\_buffer\[100];

uint16\_t rx\_len = 0;

void UART\_ReceiveData\_IT(UART\_HandleTypeDef \*huart, uint8\_t \*pData, uint16\_t Size)

{

 HAL\_UART\_Receive\_IT(huart, pData, Size);

}

void HAL\_UART\_RxCpltCallback(UART\_HandleTypeDef \*huart)

{

 // 接收完成回调函数，可以在这里处理接收到的数据

 rx\_len = 1; // 假设接收1个字节

 // 进行数据处理

 UART\_ReceiveData\_IT(huart, rx\_buffer, 1); // 继续接收数据

}

在上述代码中，通过 HAL_UART_Receive_IT 函数启动中断方式接收数据，当接收到指定数量的数据后，会调用 HAL_UART_RxCpltCallback 回调函数。在回调函数中，可以处理接收到的数据，并继续启动接收。

DMA 方式：DMA 方式也可以用于数据接收，实现数据从 UART 到存储器的直接传输。

以下是一个使用 DMA 方式接收数据的代码示例（基于 STM32 HAL 库）：

复制代码

uint8\_t rx\_buffer\[100];

uint16\_t rx\_len = 100;

void UART\_ReceiveData\_DMA(UART\_HandleTypeDef \*huart, uint8\_t \*pData, uint16\_t Size)

{

 HAL\_UART\_Receive\_DMA(huart, pData, Size);

}

void HAL\_UART\_RxCpltCallback(UART\_HandleTypeDef \*huart)

{

 // 接收完成回调函数，可以在这里处理接收到的数据

 HAL\_DMA\_Abort(huart->hdmarx); // 关闭DMA通道

 // 进行数据处理

 UART\_ReceiveData\_DMA(huart, rx\_buffer, rx\_len); // 继续接收数据

}

在上述代码中，通过 HAL_UART_Receive_DMA 函数启动 DMA 方式接收数据，当接收到指定数量的数据后，会调用 HAL_UART_RxCpltCallback 回调函数。在回调函数中，可以处理接收到的数据，并继续启动接收。

五、UART 应用场景

UART 协议由于其简单、可靠、成本低等优点，在电子设备中得到了广泛的应用，以下是一些常见的应用场景。

（一）嵌入式系统中单片机与上位机通信

在嵌入式系统开发过程中，单片机通常需要与上位机（如计算机）进行通信，以实现程序下载、数据调试等功能。UART 是实现这种通信的常用方式，通过 USB - to - UART 转换模块，可以将单片机的 UART 接口与计算机的 USB 接口相连，上位机通过串口调试助手等软件与单片机进行数据交互。

例如，在单片机开发中，开发者可以通过 UART 向上位机发送调试信息，如变量的值、程序运行状态等，以便及时了解程序的运行情况，进行故障排查。同时，上位机也可以通过 UART 向单片机发送控制命令，控制单片机的工作状态。

（二）传感器与微控制器通信

许多传感器都支持 UART 通信接口，如温湿度传感器、气体传感器、加速度传感器等。微控制器可以通过 UART 与这些传感器进行通信，读取传感器采集的数据。

以温湿度传感器 SHT30 为例，它支持 I2C 和 UART 两种通信方式。当采用 UART 通信方式时，微控制器可以通过发送指令的方式读取 SHT30 采集的温湿度数据，然后对数据进行处理和显示。

（三）显示屏与控制器通信

一些字符型显示屏、图形点阵显示屏等也支持 UART 通信接口，控制器可以通过 UART 向显示屏发送显示指令和数据，控制显示屏显示相应的内容。

例如，1602 字符型显示屏通过 UART 接口与单片机相连，单片机可以向显示屏发送指令，设置显示位置、显示内容等，实现信息的显示。

（四）工业控制领域

在工业控制领域，UART 常用于设备之间的短距离通信，如 PLC（可编程逻辑控制器）与传感器、执行器之间的通信。由于工业环境中存在较强的电磁干扰，采用 RS - 485 标准的 UART 通信可以提高抗干扰能力，保证数据传输的可靠性。

例如，在一个自动化生产线上，PLC 通过 RS - 485 总线与多个传感器和执行器相连，传感器将采集到的生产数据通过 UART 发送给 PLC，PLC 根据数据进行逻辑判断，然后通过 UART 向执行器发送控制命令，实现生产过程的自动化控制。

（五）智能家居领域

在智能家居领域，UART 可以用于智能家居设备之间的通信，如智能网关与智能开关、智能灯具、智能窗帘等设备之间的通信。通过 UART，智能网关可以接收各设备的状态信息，并向设备发送控制指令，实现智能家居的集中控制。

例如，智能网关通过 UART 与智能开关相连，当用户通过手机 APP 发出开灯指令时，手机 APP 将指令发送给智能网关，智能网关再通过 UART 将指令发送给智能开关，智能开关接收到指令后执行开灯操作，并将操作结果反馈给智能网关。

六、UART 编程常见问题及解决方法

在 UART 编程过程中，可能会遇到各种问题，如数据传输错误、通信中断等，以下是一些常见问题及解决方法。

（一）数据传输错误

波特率不匹配：发送方和接收方的波特率设置不一致，会导致接收方无法正确识别数据位，从而产生数据传输错误。解决方法是确保发送方和接收方设置相同的波特率。在实际应用中，可以使用示波器测量 UART 信号的波特率，以验证波特率是否正确。
干扰：在数据传输过程中，外部电磁干扰可能会导致信号失真，从而产生数据传输错误。解决方法包括：

采用屏蔽线传输 UART 信号，减少外部干扰的影响。
增加接地措施，降低接地电阻，提高抗干扰能力。
在 UART 信号线上添加滤波电容，滤除高频干扰信号。

校验位错误：如果设置了校验位，当数据传输过程中出现错误时，校验位会检测到错误。解决方法是检查数据传输过程中的干扰情况，确保数据传输的稳定性；如果干扰较强，可以考虑采用无校验位，并通过软件方式进行数据校验，如添加校验和、CRC 校验等。

（二）通信中断

硬件连接问题：UART 引脚连接错误、接触不良等硬件问题可能会导致通信中断。解决方法是检查 UART 引脚的连接是否正确，确保 TX 与 RX 交叉连接（发送方的 TX 连接接收方的 RX，发送方的 RX 连接接收方的 TX），GND 连接正确；检查连接器是否接触良好，必要时更换连接器。
电源问题：UART 设备的电源电压不稳定或供电不足，可能会导致设备工作异常，从而引起通信中断。解决方法是确保 UART 设备的电源电压稳定在规定范围内，检查电源线路是否有压降过大的情况，必要时更换电源。
软件问题：软件程序中的错误，如发送或接收缓冲区溢出、中断处理不当等，也可能导致通信中断。解决方法是：

合理设置发送和接收缓冲区的大小，避免缓冲区溢出。
正确处理中断，确保中断服务程序能够及时响应和处理中断事件，避免中断嵌套或中断丢失。
在程序中添加错误检测和恢复机制，当检测到通信中断时，能够自动重新初始化 UART，恢复通信。

（三）数据丢失

接收缓冲区溢出：当接收数据的速度快于 CPU 处理数据的速度时，接收缓冲区可能会溢出，导致数据丢失。解决方法是：

增大接收缓冲区的大小，提高缓冲区的存储能力。
采用中断方式或 DMA 方式接收数据，提高数据接收的效率，减少 CPU 的负担。
在程序中及时处理接收缓冲区的数据，避免数据积压。

发送缓冲区溢出：当发送数据的速度快于 UART 发送数据的速度时，发送缓冲区可能会溢出，导致数据丢失。解决方法是：

合理控制发送数据的速度，避免发送过快。
采用中断方式或 DMA 方式发送数据，提高数据发送的效率。
在程序中检查发送缓冲区的状态，当缓冲区满时，暂停发送数据，等待缓冲区有空间后再继续发送。

七、UART 调试工具

在 UART 编程和调试过程中，使用合适的调试工具可以提高调试效率，快速定位问题。以下是一些常用的 UART 调试工具。

（一）串口调试助手

串口调试助手是一种常用的软件工具，它可以通过计算机的串口与 UART 设备进行通信，实现数据的发送和接收。串口调试助手通常具有以下功能：

选择串口：可以选择计算机上的多个串口进行通信。
设置波特率、数据位、校验位、停止位等参数。
发送数据：可以手动输入数据发送，也可以发送文件中的数据。
接收数据：可以实时显示接收到的数据，并以十六进制或 ASCII 码形式显示。
数据存储：可以将接收到的数据存储到文件中，便于后续分析。

常见的串口调试助手有 SSCOM、XCOM、Tera Term 等。

（二）示波器

示波器是一种电子测量仪器，它可以显示电信号的波形。在 UART 调试中，示波器可以用于测量 UART 信号的波特率、脉冲宽度、电平变化等，帮助判断数据传输是否正常。

例如，通过示波器观察 UART 发送的信号波形，可以判断起始位、数据位、校验位和停止位的格式是否正确，波特率是否符合设定值，信号是否存在干扰等。

（三）逻辑分析仪

逻辑分析仪是一种用于分析数字逻辑信号的仪器，它可以同时采集多个数字信号，并以时序图的形式显示出来。在 UART 调试中，逻辑分析仪可以同时采集 TX 和 RX 信号，分析数据传输的时序关系，帮助定位数据传输错误的原因。

与示波器相比，逻辑分析仪具有更高的采样率和更多的通道数，可以同时分析多个信号，适用于复杂的数字系统调试。

（四）USB - to - UART 转换模块

USB - to - UART 转换模块可以将计算机的 USB 接口转换为 UART 接口，便于计算机与 UART 设备进行通信。常见的 USB - to - UART 转换芯片有 CH340、PL2303 等，这些芯片支持多种操作系统，使用方便。

在调试过程中，将 USB - to - UART 转换模块的 TX 引脚连接到 UART 设备的 RX 引脚，RX 引脚连接到 UART 设备的 TX 引脚，GND 引脚连接到 UART 设备的 GND 引脚，然后将模块的 USB 接口连接到计算机，就可以通过串口调试助手与 UART 设备进行通信了。

八、UART 与其他通信协议的比较

在电子设备通信中，除了 UART 协议外，还有 I2C、SPI 等常用的通信协议，它们各有特点，适用于不同的应用场景。

（一）UART 与 I2C 的比较

通信线路：UART 需要两根通信线（TX 和 RX），加上 GND 共三根线；I2C 需要两根通信线（SDA 和 SCL），加上 GND 共三根线。
通信方式：UART 是异步通信，无需时钟信号；I2C 是同步通信，需要时钟信号（SCL）来同步数据传输。
设备数量：UART 通常用于两个设备之间的通信；I2C 总线上可以连接多个主设备和多个从设备，通过地址来区分不同的设备。
传输速率：UART 的传输速率相对较低，一般在几十 kbps 到几 Mbps 之间；I2C 的传输速率较高，标准模式下为 100kbps，快速模式下为 400kbps，高速模式下为 3.4Mbps。
抗干扰能力：UART 采用单端信号传输，抗干扰能力相对较弱；I2C 采用差分信号传输（SDA 和 SCL 相对于 GND），抗干扰能力比 UART 强。
应用场景：UART 适用于两个设备之间的短距离、低速率通信，如单片机与上位机、传感器之间的通信；I2C 适用于多个设备之间的短距离、中高速率通信，如单片机与 EEPROM、LCD 显示屏等外设之间的通信。

（二）UART 与 SPI 的比较

通信线路：UART 需要两根通信线（TX 和 RX），加上 GND 共三根线；SPI 需要四根通信线（MOSI、MISO、SCK、CS），其中 CS 为片选信号，每个从设备需要一根 CS 线，加上 GND 共五根线（对于一个主设备和一个从设备）。
通信方式：UART 是异步通信；SPI 是同步通信，需要时钟信号（SCK）来同步数据传输。
设备数量：UART 通常用于两个设备之间的通信；SPI 总线上可以连接一个主设备和多个从设备，通过片选信号（CS）来选择要通信的从设备。
传输速率：UART 的传输速率相对较低；SPI 的传输速率较高，可以达到几十 Mbps 甚至更高。
抗干扰能力：UART 抗干扰能力较弱；SPI 采用差分信号传输（MOSI 和 MISO 相对于 GND），抗干扰能力比 UART 强，但比 I2C 弱。
应用场景：UART 适用于两个设备之间的短距离、低速率通信；SPI 适用于主设备与多个从设备之间的短距离、高速率通信，如单片机与 Flash 存储器、AD 转换器等外设之间的通信。

九、UART 的发展趋势

随着电子技术的不断发展，UART 协议也在不断演进和完善，以下是一些 UART 的发展趋势。

（一）更高的传输速率

随着数据传输需求的不断增加，对 UART 的传输速率提出了更高的要求。目前，一些新型的 UART 控制器已经支持更高的波特率，如 1Mbps、5Mbps 甚至更高，以满足高速数据传输的需求。

（二）更好的抗干扰性能

在复杂的电磁环境中，提高 UART 的抗干扰性能至关重要。未来的 UART 技术可能会采用更先进的信号处理技术，如差分信号传输、纠错编码等，以提高抗干扰能力，保证数据传输的可靠性。

（三）集成更多功能

为了简化系统设计，提高系统的集成度，未来的 UART 控制器可能会集成更多的功能，如硬件流控制、自动波特率检测、数据加密解密等，以满足不同应用场景的需求。

（四）与其他协议的融合

随着物联网、工业互联网等技术的发展，设备之间的通信需要更加灵活和多样化。未来的 UART 技术可能会与其他通信协议（如蓝牙、Wi - Fi 等）进行融合，实现更广泛的设备互联。

十、总结

UART 作为一种通用的异步串行通信协议，具有简单、可靠、成本低等优点，在电子设备通信中得到了广泛的应用。本文详细介绍了 UART 的基础概念、工作原理、硬件结构、编程步骤、应用场景、常见问题及解决方法、调试工具、与其他通信协议的比较以及发展趋势等内容。

对于刚入门电子行业的工程师来说，掌握 UART 编程是非常重要的。通过本文的学习，希望能够帮助读者理解 UART 的基本原理和编程方法，在实际应用中能够熟练使用 UART 进行设备通信，并能够解决 UART 编程过程中遇到的各种问题。

随着电子技术的不断发展，UART 技术也在不断进步，相信 UART 在未来的电子设备通信中仍将发挥重要的作用。

（注：文档部分内容可能由 AI 生成）

UART 编程程序流程图

一、UART 初始化流程

是否开始选择UART端口使能UART时钟设置波特率设置数据位设置校验位设置停止位初始化GPIO引脚使能UART外设初始化成功? 结束调用错误处理函数

流程说明：

初始化流程从选择 UART 端口开始，根据硬件资源确定使用的 UART 外设
必须先使能对应 UART 的时钟源，否则外设无法工作
按顺序配置波特率、数据位、校验位和停止位等核心参数
完成 GPIO 引脚复用配置（TX 为推挽输出，RX 为输入）
使能 UART 外设后进行状态判断，失败则进入错误处理

二、UART 数据发送流程（查询方式）

graph TD A[开始] --> B[判断发送数据长度是否为0] B -->|是| C[结束] B -->|否| D[初始化索引i=0] D --> E[等待发送缓冲区为空(TXE=1)] E --> F[将pData[i]写入DR寄存器] F --> G[i自增1] G --> H{i是否等于数据长度?} H -->|否| E H -->|是| I[等待发送完成(TC=1)] I --> C

流程说明：

发送前先检查数据长度，避免无效操作
通过循环逐个发送字节，每次发送前必须等待发送缓冲区为空
所有字节发送完成后，需等待发送完成标志（TC）置位，确保数据完全发送

三、UART 数据发送流程（中断方式）

是否开始检查发送缓冲区状态加载数据到发送缓冲区启动发送中断等待中断触发进入发送中断服务程序发送当前字节是否发送完成? 清除中断标志调用发送完成回调函数结束继续发送下一字节

流程说明：

中断方式通过启动发送中断（HAL_UART_Transmit_IT）触发数据发送
中断服务程序负责实际的数据发送操作
全部数据发送完成后会触发 TxCpltCallback 回调函数
适合需要 CPU 并行处理其他任务的场景

四、UART 数据发送流程（DMA 方式）

是否开始配置DMA通道设置DMA传输方向设置数据长度启动DMA传输等待DMA传输完成传输成功? 关闭DMA通道调用发送完成回调函数结束调用错误处理函数

流程说明：

DMA 方式需先配置对应的 DMA 通道参数
传输过程由 DMA 控制器独立完成，不占用 CPU 资源
适合大数据量连续传输场景
传输结束后通过回调函数通知 CPU 处理后续任务

五、UART 数据接收流程（查询方式）

graph TD A[开始] --> B[初始化接收缓冲区] B --> C[初始化索引i=0] C --> D{接收数据长度是否为0?} D -->|是| E[结束] D -->|否| F[等待接收缓冲区非空(RXNE=1)] F --> G[从DR寄存器读取数据到缓冲区] G --> H[i自增1] H --> I{i是否等于接收长度?} I -->|否| F I -->|是| E

流程说明：

接收前需初始化缓冲区用于存储接收数据
通过循环查询接收缓冲区状态，有数据时读取
按预设长度接收指定数量的字节
简单直观但会占用 CPU 资源，适合数据量小的场景

六、UART 数据接收流程（中断方式）

是否开始初始化接收缓冲区使能接收中断等待接收中断触发进入接收中断服务程序读取接收数据到缓冲区是否接收完成? 清除中断标志调用接收完成回调函数重新启动接收中断结束继续等待数据

流程说明：

启动时需使能 RXNE 中断（接收缓冲区非空中断）
每收到一个字节就触发一次中断
接收完成后通过 RxCpltCallback 回调函数处理数据
需在回调函数中重新启动接收中断以实现连续接收

七、UART 数据接收流程（DMA 方式）

是否开始配置DMA接收通道设置接收缓冲区地址设置接收数据长度启动DMA接收等待DMA接收完成接收成功? 关闭DMA通道调用接收完成回调函数处理接收数据重新启动DMA接收结束调用错误处理函数

流程说明：

DMA 接收需指定接收缓冲区的起始地址和长度
数据接收过程由 DMA 控制器自动完成
适合接收大数据块，不占用 CPU 资源
接收完成后通过回调函数通知 CPU 进行数据处理
实际应用中通常需要重新启动 DMA 以实现循环接收

UART 编程 C 语言具体示例

一、基于 STM32 HAL 库的 UART 编程示例

（一）UART 初始化完整代码

复制代码

\#include "stm32f1xx\_hal.h"

// 定义UART句柄结构体

UART\_HandleTypeDef huart2;

// USART2初始化函数

void MX\_USART2\_UART\_Init(void)

{

 // 配置UART基本参数

 huart2.Instance = USART2;                  // 使用USART2外设

 huart2.Init.BaudRate = 115200;             // 波特率115200

 huart2.Init.WordLength = UART\_WORDLENGTH\_8B; // 8位数据位

 huart2.Init.StopBits = UART\_STOPBITS\_1;    // 1位停止位

 huart2.Init.Parity = UART\_PARITY\_NONE;     // 无校验位

 huart2.Init.Mode = UART\_MODE\_TX\_RX;        // 同时使能收发模式

 huart2.Init.HwFlowCtl = UART\_HWCONTROL\_NONE; // 无硬件流控制

 huart2.Init.OverSampling = UART\_OVERSAMPLING\_16; // 16倍过采样

 if (HAL\_UART\_Init(\&huart2) != HAL\_OK)      // 初始化UART

 {

   Error\_Handler();                         // 初始化失败则调用错误处理

 }

}

// 底层硬件初始化（被HAL\_UART\_Init调用）

void HAL\_UART\_MspInit(UART\_HandleTypeDef\* uartHandle)

{

 GPIO\_InitTypeDef GPIO\_InitStruct = {0};

 if(uartHandle->Instance==USART2)

 {

   // 1. 使能USART2时钟

   \_\_HAL\_RCC\_USART2\_CLK\_ENABLE();

   // 2. 使能GPIOA时钟（USART2默认挂载在GPIOA）

   \_\_HAL\_RCC\_GPIOA\_CLK\_ENABLE();

  

   // 3. 配置TX引脚（PA2）

   GPIO\_InitStruct.Pin = GPIO\_PIN\_2;

   GPIO\_InitStruct.Mode = GPIO\_MODE\_AF\_PP;   // 复用推挽输出

   GPIO\_InitStruct.Speed = GPIO\_SPEED\_FREQ\_HIGH; // 高速

   HAL\_GPIO\_Init(GPIOA, \&GPIO\_InitStruct);

  

   // 4. 配置RX引脚（PA3）

   GPIO\_InitStruct.Pin = GPIO\_PIN\_3;

   GPIO\_InitStruct.Mode = GPIO\_MODE\_INPUT;   // 输入模式

   GPIO\_InitStruct.Pull = GPIO\_NOPULL;       // 无上下拉

   HAL\_GPIO\_Init(GPIOA, \&GPIO\_InitStruct);

   // 5. 配置UART中断（如果使用中断方式）

   HAL\_NVIC\_SetPriority(USART2\_IRQn, 0, 0); // 中断优先级

   HAL\_NVIC\_EnableIRQ(USART2\_IRQn);         // 使能中断

 }

}

// 错误处理函数

void Error\_Handler(void)

{

 // 可以添加LED闪烁等错误指示

 while(1)

 {

   // 死循环表示初始化失败

 }

}

（二）数据发送示例

1. 查询方式发送

复制代码

/\*\*

\* @brief  使用查询方式发送数据

\* @param  pData: 待发送数据缓冲区指针

\* @param  Size:  发送数据长度

\* @retval 0:成功 1:失败

\*/

uint8\_t UART\_SendData\_Query(UART\_HandleTypeDef \*huart, uint8\_t \*pData, uint16\_t Size)

{

 uint32\_t timeout = 0;



 // 参数校验

 if(pData == NULL || Size == 0)

   return 1;



 // 逐个字节发送

 for(uint16\_t i=0; i\<Size; i++)

 {

   timeout = 0;

   // 等待发送缓冲区为空（TXE标志置位）

   while(!(huart->Instance->SR & USART\_SR\_TXE))

   {

     timeout++;

     if(timeout > 0xFFFF)  // 超时保护

       return 1;

   }

   // 发送一个字节

   huart->Instance->DR = pData\[i];

 }



 // 等待所有数据发送完成（TC标志置位）

 timeout = 0;

 while(!(huart->Instance->SR & USART\_SR\_TC))

 {

   timeout++;

   if(timeout > 0xFFFF)

     return 1;

 }



 return 0; // 发送成功

}

// 使用示例

uint8\_t send\_buf\[] = "Hello UART Query Mode!\r\n";

UART\_SendData\_Query(\&huart2, send\_buf, sizeof(send\_buf)-1);

2. 中断方式发送

复制代码

// 发送缓冲区定义

uint8\_t tx\_buffer\[128];

uint16\_t tx\_len = 0;

uint16\_t tx\_ptr = 0;

/\*\*

\* @brief  启动中断方式发送

\* @param  pData: 数据缓冲区

\* @param  Size:  数据长度

\*/

void UART\_SendData\_IT(UART\_HandleTypeDef \*huart, uint8\_t \*pData, uint16\_t Size)

{

 if(Size > sizeof(tx\_buffer))

   Size = sizeof(tx\_buffer); // 防止缓冲区溢出



 // 复制数据到发送缓冲区

 memcpy(tx\_buffer, pData, Size);

 tx\_len = Size;

 tx\_ptr = 0;



 // 使能发送缓冲区空中断

 \_\_HAL\_UART\_ENABLE\_IT(huart, UART\_IT\_TXE);

}

// UART中断服务函数

void USART2\_IRQHandler(void)

{

 // 检查发送缓冲区空标志

 if(\_\_HAL\_UART\_GET\_FLAG(\&huart2, UART\_FLAG\_TXE) &&

    \_\_HAL\_UART\_GET\_IT\_SOURCE(\&huart2, UART\_IT\_TXE))

 {

   if(tx\_ptr < tx\_len)

   {

     // 发送一个字节

     huart2.Instance->DR = tx\_buffer\[tx\_ptr++];

   }

   else

   {

     // 发送完成，关闭TXE中断

     \_\_HAL\_UART\_DISABLE\_IT(\&huart2, UART\_IT\_TXE);

     // 使能传输完成中断

     \_\_HAL\_UART\_ENABLE\_IT(\&huart2, UART\_IT\_TC);

   }

 }



 // 检查传输完成标志

 if(\_\_HAL\_UART\_GET\_FLAG(\&huart2, UART\_FLAG\_TC) &&

    \_\_HAL\_UART\_GET\_IT\_SOURCE(\&huart2, UART\_IT\_TC))

 {

   // 清除TC标志

   \_\_HAL\_UART\_CLEAR\_FLAG(\&huart2, UART\_FLAG\_TC);

   // 关闭TC中断

   \_\_HAL\_UART\_DISABLE\_IT(\&huart2, UART\_IT\_TC);

   // 可以在这里添加发送完成回调处理

 }



 // 其他中断处理（如接收中断）

}

// 使用示例

uint8\_t send\_data\[] = "Hello UART Interrupt Mode!\r\n";

UART\_SendData\_IT(\&huart2, send\_data, sizeof(send\_data)-1);

3. DMA 方式发送

复制代码

/\*\*

\* @brief  使用DMA方式发送数据

\* @param  pData: 数据缓冲区

\* @param  Size:  数据长度

\*/

void UART\_SendData\_DMA(UART\_HandleTypeDef \*huart, uint8\_t \*pData, uint16\_t Size)

{

 // 确保DMA通道未被占用

 if(huart->hdmatx->State != HAL\_DMA\_STATE\_READY)

   HAL\_DMA\_Abort(huart->hdmatx);



 // 启动DMA发送

 HAL\_UART\_Transmit\_DMA(huart, pData, Size);

}

// DMA发送完成回调函数

void HAL\_UART\_TxCpltCallback(UART\_HandleTypeDef \*huart)

{

 if(huart->Instance == USART2)

 {

   // 发送完成处理

   // 可以关闭DMA通道或准备下一次发送

   HAL\_DMA\_Abort(huart->hdmatx);

 }

}

// 使用示例

uint8\_t dma\_send\_buf\[] = "Hello UART DMA Mode!\r\n";

UART\_SendData\_DMA(\&huart2, dma\_send\_buf, sizeof(dma\_send\_buf)-1);

（三）数据接收示例

1. 查询方式接收

复制代码

/\*\*

\* @brief  查询方式接收数据

\* @param  pData: 接收缓冲区

\* @param  Size:  要接收的长度

\* @param  timeout: 超时时间（单位：ms）

\* @retval 实际接收长度

\*/

uint16\_t UART\_ReceiveData\_Query(UART\_HandleTypeDef \*huart, uint8\_t \*pData,

                             uint16\_t Size, uint32\_t timeout)

{

 uint16\_t recv\_len = 0;

 uint32\_t tick\_start = HAL\_GetTick(); // 获取当前系统时间



 while(recv\_len < Size)

 {

   // 等待接收缓冲区非空（RXNE标志置位）

   while(!(huart->Instance->SR & USART\_SR\_RXNE))

   {

     // 超时判断

     if((HAL\_GetTick() - tick\_start) > timeout)

       return recv\_len; // 返回已接收长度

   }

   // 读取接收数据

   pData\[recv\_len++] = huart->Instance->DR;

 }



 return recv\_len;

}

// 使用示例

uint8\_t recv\_buf\[50];

uint16\_t len = UART\_ReceiveData\_Query(\&huart2, recv\_buf, 10, 1000); // 超时1秒

2. 中断方式接收

复制代码

// 接收缓冲区定义

uint8\_t rx\_buffer\[128];

uint16\_t rx\_len = 0;

uint8\_t rx\_complete\_flag = 0;

/\*\*

\* @brief  启动中断方式接收

\*/

void UART\_StartReceive\_IT(UART\_HandleTypeDef \*huart)

{

 rx\_len = 0;

 rx\_complete\_flag = 0;

 // 使能接收中断

 \_\_HAL\_UART\_ENABLE\_IT(huart, UART\_IT\_RXNE);

}

// UART中断服务函数（补充接收部分）

void USART2\_IRQHandler(void)

{

 // 检查接收中断标志

 if(\_\_HAL\_UART\_GET\_FLAG(\&huart2, UART\_FLAG\_RXNE) &&

    \_\_HAL\_UART\_GET\_IT\_SOURCE(\&huart2, UART\_IT\_RXNE))

 {

   // 读取接收数据

   uint8\_t data = huart2.Instance->DR;

  

   // 存储到接收缓冲区

   if(rx\_len < sizeof(rx\_buffer))

   {

     rx\_buffer\[rx\_len++] = data;

    

     // 示例：遇到换行符认为接收完成

     if(data == '\n')

     {

       rx\_complete\_flag = 1;

       // 可以关闭接收中断（按需）

       // \_\_HAL\_UART\_DISABLE\_IT(\&huart2, UART\_IT\_RXNE);

     }

   }

 }

 // 其他中断处理...

}

// 主循环中处理接收数据

void ProcessReceivedData(void)

{

 if(rx\_complete\_flag)

 {

   // 处理接收的数据

   // ...

  

   // 重置标志，准备下次接收

   rx\_complete\_flag = 0;

   rx\_len = 0;

 }

}

3. DMA 方式接收

复制代码

// DMA接收缓冲区

uint8\_t dma\_rx\_buffer\[100];

uint8\_t dma\_rx\_complete = 0;

/\*\*

\* @brief  启动DMA方式接收

\* @param  Size: 要接收的字节数

\*/

void UART\_StartReceive\_DMA(UART\_HandleTypeDef \*huart, uint16\_t Size)

{

 // 确保缓冲区大小足够

 if(Size > sizeof(dma\_rx\_buffer))

   Size = sizeof(dma\_rx\_buffer);



 // 中止当前DMA传输（如果正在进行）

 if(huart->hdmarx->State != HAL\_DMA\_STATE\_READY)

   HAL\_DMA\_Abort(huart->hdmarx);



 // 启动DMA接收

 HAL\_UART\_Receive\_DMA(huart, dma\_rx\_buffer, Size);

}

// DMA接收完成回调函数

void HAL\_UART\_RxCpltCallback(UART\_HandleTypeDef \*huart)

{

 if(huart->Instance == USART2)

 {

   dma\_rx\_complete = 1;

   // 关闭DMA通道

   HAL\_DMA\_Abort(huart->hdmarx);

 }

}

// 处理DMA接收数据

void ProcessDMAReceivedData(void)

{

 if(dma\_rx\_complete)

 {

   // 处理接收的数据

   // ...

  

   // 重置标志

   dma\_rx\_complete = 0;

   // 重新启动DMA接收（连续接收模式）

   UART\_StartReceive\_DMA(\&huart2, sizeof(dma\_rx\_buffer));

 }

}

二、基于 51 单片机的 UART 编程示例

以 STC89C52 为例，使用标准库函数：

（一）UART 初始化

复制代码

\#include \<reg52.h>

\#define FOSC 11059200UL  // 晶振频率

\#define BAUD 9600        // 波特率

// 初始化UART

void UART\_Init(void)

{

 SCON = 0x50;  // 8位数据位，1位停止位，允许接收（0x50 = 01010000）

 TMOD &= 0x0F; // 清除定时器1配置

 TMOD |= 0x20; // 定时器1工作在模式2（8位自动重装载）

 PCON |= 0x80; // 波特率加倍（如果需要）



 // 计算定时器初值（波特率9600，晶振11.0592MHz）

 // 公式：TH1 = TL1 = 256 - FOSC/(12\*32\*BAUD)

 TH1 = 0xFD;   // 9600波特率对应初值

 TL1 = 0xFD;



 ET1 = 0;      // 禁止定时器1中断

 TR1 = 1;      // 启动定时器1

 ES = 1;       // 允许UART中断

 EA = 1;       // 允许总中断

}

（二）51 单片机发送函数

复制代码

// 发送一个字节

void UART\_SendByte(uint8\_t dat)

{

 SBUF = dat;       // 加载数据到发送缓冲区

 while(!TI);       // 等待发送完成

 TI = 0;           // 清除发送完成标志

}

// 发送字符串

void UART\_SendString(uint8\_t \*str)

{

 while(\*str != '\0')

 {

   UART\_SendByte(\*str++);

 }

}

// 使用示例

void main(void)

{

 UART\_Init();

 UART\_SendString("Hello 51 UART!\r\n");



 while(1)

 {

   // 主循环

 }

}

（三）51 单片机接收函数（中断方式）

复制代码

uint8\_t rx\_buffer\[50];

uint8\_t rx\_index = 0;

bit rx\_complete = 0;  // 接收完成标志位

// UART中断服务函数

void UART\_ISR(void) interrupt 4

{

 if(RI)  // 接收中断标志

 {

   RI = 0;  // 清除接收标志

   rx\_buffer\[rx\_index++] = SBUF;  // 读取接收数据

  

   // 遇到回车换行认为接收完成

   if(rx\_buffer\[rx\_index-1] == '\n' || rx\_index >= sizeof(rx\_buffer))

   {

     rx\_complete = 1;

     rx\_buffer\[rx\_index] = '\0';  // 添加字符串结束符

     rx\_index = 0;

   }

 }

}

// 主函数中处理接收数据

void main(void)

{

 UART\_Init();



 while(1)

 {

   if(rx\_complete)

   {

     // 回显接收的数据

     UART\_SendString("Received: ");

     UART\_SendString(rx\_buffer);

     rx\_complete = 0;  // 重置标志

   }

 }

}

三、代码使用说明

STM32 代码说明：

需配合 STM32CubeMX 生成的工程框架使用
不同型号 STM32 的 UART 引脚和时钟配置可能不同，需根据数据手册调整
DMA 方式需要在 CubeMX 中提前配置好 DMA 通道

51 单片机代码说明：

波特率计算与晶振频率密切相关，不同晶振需重新计算 TH1 和 TL1 值
硬件资源有限，不建议使用过大的缓冲区

通用注意事项：

发送和接收双方必须保持波特率、数据位、校验位、停止位完全一致
中断方式和 DMA 方式需正确配置中断优先级
长时间运行需考虑缓冲区溢出问题，建议添加保护机制

以上代码涵盖了 UART 编程的主要场景，可根据实际硬件平台和需求进行修改和扩展。对于入门工程师，建议先从查询方式开始练习，理解基本原理后再逐步掌握中断和 DMA 方式。